一種適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法，該構建方法首先對周期性的時間觸發(fā)信息進行排序，然后初始化時刻調(diào)度表格式，最后依據(jù)轉發(fā)時刻策略配置時間觸發(fā)信息的轉發(fā)時刻，直至所有時間觸發(fā)信息的轉發(fā)時刻都規(guī)劃完成，致使構建得到時刻調(diào)度表。本發(fā)明所述的SpaceWire網(wǎng)絡調(diào)度方法與“事件觸發(fā)”的SpaceWire網(wǎng)絡調(diào)度方法相比，既保留了“事件觸發(fā)”調(diào)度簡單、靈活的特性，同時“時間觸發(fā)”保證了數(shù)據(jù)傳輸時延的確定性。
【專利說明】—種適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種時刻調(diào)度表的構建方法，更特別地說，是指一種適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法。構建得到的時刻調(diào)度表能夠對時間觸發(fā)的SpaceWire網(wǎng)絡進行調(diào)度，屬于星載航空通信【技術領域】。
【背景技術】
[0002]Spaceffire總線是歐洲空間局(ESA)提出的一種串行、高速、點對點、全雙工的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡標準，應用于現(xiàn)代星載設備間高速數(shù)據(jù)傳輸。其前身是IEEE 1355?1995,2003年正式被ESA貫標，后經(jīng)過三次修訂，于2008年7月發(fā)布了最新版本規(guī)范ECSS-E-ST-50-12C。Spaceffire總線具有通信速率高、容錯性強、拓撲結構靈活等優(yōu)點，能很好地滿足當今航天任務的需求，得到了各航天大國的重視和應用。
[0003]基于ECSS-E-ST-50-12C標準規(guī)范建立的SpaceWire網(wǎng)絡為事件觸發(fā)的通信網(wǎng)絡，其多源、異步的特性使它難以提供確定的數(shù)據(jù)傳輸時延。確定性的數(shù)據(jù)傳輸需要在預定的時間約束條件下傳輸數(shù)據(jù)?；诖四康男枰A先了解數(shù)據(jù)的傳送時間，以及此傳送時間的不確定程度。因此可以以時間觸發(fā)代替事件觸發(fā)，如果定時發(fā)送和定時轉發(fā)的觸發(fā)是調(diào)度合理的，則避免了數(shù)據(jù)幀爭用物理鏈路，從而保證了傳輸?shù)臅r間確定性。
[0004]在星載航空通信【技術領域】中，星載網(wǎng)絡通信通常具有一定的周期性特點，Spaceffire網(wǎng)絡的節(jié)點可以根據(jù)通信的周期屬性進行發(fā)送規(guī)劃。周期性的時間觸發(fā)信息(也稱為周期信息P)的發(fā)送活動是嚴格按照時刻調(diào)度表的規(guī)劃時刻來觸發(fā)，可以用來承載時間關鍵的信息；非周期的事件觸發(fā)信息優(yōu)先級低于周期的時間觸發(fā)信息，在保障時間觸發(fā)信息按規(guī)劃傳輸?shù)幕A上，才能進行傳輸，可以用來承載非時間關鍵信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術只提供端系統(tǒng)中確定性數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，而不能保證整個Spaceffire網(wǎng)絡，特別是路由器方面的實時性和確定性的不足，本發(fā)明提供出了一種適用于Spaceffire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法。本發(fā)明方法采用時間觸發(fā)方式，分別在端系統(tǒng)和路由器中進行周期消息的調(diào)度并構建時刻調(diào)度表。由該方法所得的調(diào)度表有效彌補了Spaceffire網(wǎng)絡難以提供確定的數(shù)據(jù)傳輸時延的不足，增強了數(shù)據(jù)傳輸時延的確定性。
[0006]本發(fā)明的一種適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法,其時刻調(diào)度表的構建包括有下列步驟:
[0007]步驟A:對通信周期P相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照Mk的數(shù)據(jù)包的長度從大到小進行排序，得到排序后的端系統(tǒng)周期信息iVMf ;然后將NMpk分別輸出給步驟F和步驟G ；
[0008]步驟B:對通信周期P不相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照通信周期P從小到大進行排序，得到排序后的端系統(tǒng)周期信息Mff ;然后將iVMf分別輸出給步驟F和步驟G ；
[0009]步驟C:對通信周期P相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照Mk的數(shù)據(jù)包的長度嚴*從大到小進行排序，得到排序后的路由器周期信息；然后將RM【分別輸出給步驟I和步驟J ；
[0010]步驟D:對通信周期P不相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照通信周期P從大到小進行排序，得到排序后的路由器周期信息然后將皿分別輸出給步驟I和步驟J ；
[0011]步驟E:初始化端系統(tǒng)時刻調(diào)度表格式，配置任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk的信息個數(shù)S、以及配置端系統(tǒng)幀長Li ；
[0012]初始時,令S = I,令Li = Ltc,且I ( i ;LTC表示同步幀時間碼的幀長；
[0013]步驟F:第一方面依據(jù)步驟E配置的時刻調(diào)度表將步驟A和步驟B輸出的排序后的端系統(tǒng)周期信息賦值在上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表中信息個數(shù)S的條件，即S ( n，采用端系統(tǒng)轉發(fā)時刻策略來配置iVMf的轉發(fā)時刻；
[0014]步驟G:第一方面依據(jù)步驟E配置的時刻調(diào)度表將步驟A和步驟B輸出的排序后的端系統(tǒng)周期信息賦值在上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表中信息個數(shù)S的條件，即S > n，結束端系統(tǒng)中所有周期信息的轉發(fā)時刻，從而完成時刻調(diào)度表Tab端系統(tǒng)的配直；
[0015]步驟H:初始化路由器時刻調(diào)度表格式，配置任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk的信息個數(shù)S ；
[0016]初始時，令S = I;
[0017]步驟1:第一方面依據(jù)步驟H配置的時刻調(diào)度表Tab將步驟C和步驟D輸出的排序后的路由器周期信息賦值在TabK_上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表TabK_中信息個數(shù)S的條件，即S ( n，則按照所經(jīng)過的路由器的順序，配置AMf在相應路由器的轉發(fā)時刻；
[0018]步驟J:第一方面依據(jù)步驟H配置的時刻調(diào)度表Tab將步驟C和步驟D輸出的排序后的路由器周期信息賦值在TabK_上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表TabK_中信息個數(shù)S的條件，即S > n，結束路由器中所有周期信息的轉發(fā)時刻，從而完成對時刻調(diào)度表
Tab路由器的配置。
[0019]本發(fā)明構建時刻調(diào)度表的優(yōu)點在于:
[0020]①本發(fā)明所述SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表構建方法，對周期信息通過時間觸發(fā)的方法進行調(diào)度，可以有效防止網(wǎng)絡資源的利用產(chǎn)生沖突，因而保障了信息傳輸時延的確定性。周期性的通信任務被安排，產(chǎn)生時刻調(diào)度表，并同步網(wǎng)絡上的所有節(jié)點，使他們都遵循時間調(diào)度表。
[0021]②本發(fā)明所述SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表構建方法，對非周期信息通過事件觸發(fā)進行調(diào)度，保留了 SpaceWire作為多源、異步網(wǎng)絡的靈活性。周期性的TT信息，保障時間關鍵信息的確定性；非周期的ET信息，可以用來承載非時間關鍵信息，保留了 SpaceWire網(wǎng)絡的靈活性。[0022]③本發(fā)明所述的SpaceWire網(wǎng)絡調(diào)度方法與“事件觸發(fā)”的SpaceWire網(wǎng)絡調(diào)度方法相比，既保留了“事件觸發(fā)”調(diào)度簡單、靈活的特性，同時“時間觸發(fā)”保證了數(shù)據(jù)傳輸時延的確定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明時刻調(diào)度表的構建流程示意圖。
[0024]圖2是SpaceWire時間碼結構示意圖。
[0025]圖3是SpaceWire網(wǎng)絡中端系統(tǒng)的時刻調(diào)度表結構示意圖。
[0026]圖4是SpaceWire網(wǎng)絡中路由器的時刻調(diào)度表結構示意圖。
[0027]圖5是實施例中列舉的SpaceWire網(wǎng)絡中包含的端系統(tǒng)和路由器傳輸框圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0029]本發(fā)明設計的適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表構建方法包括端系統(tǒng)時刻調(diào)度算法和路由器調(diào)度算法兩部分。并且能對確定的時間觸發(fā)(TTJime-Triggered)通信和不確定的事件觸發(fā)(ET, Event-Triggered)通信進行兼容。SpaceWire網(wǎng)絡的各個端系統(tǒng)和路由器按照轉發(fā)時刻調(diào)度表的規(guī)劃來發(fā)送TT信息，在未安排發(fā)送TT的空閑時間段以輪詢調(diào)度的方式發(fā)送ET信息。對于時間觸發(fā)SpaceWire網(wǎng)絡，首先分別執(zhí)行各個端系統(tǒng)內(nèi)部的轉發(fā)時刻調(diào)度算法，配置各個端系統(tǒng)的發(fā)送調(diào)度時刻表；然后執(zhí)行路由器轉發(fā)時刻調(diào)度算法，統(tǒng)一配置所有路由器內(nèi)部所有端口的轉發(fā)調(diào)度時刻表。由每個端系統(tǒng)的發(fā)送端口維持端系統(tǒng)時刻調(diào)度表Tab 每個路由器的轉發(fā)端口維護各自的時刻調(diào)度表Tab
[0030]參見圖1所不,本發(fā)明的一種適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法,包括有下列步驟:
[0031]步驟A:
[0032]在SpaceWire網(wǎng)絡中，對通信周期P相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk,按照Mk的數(shù)據(jù)包的長度/=從大到小進行排序，得到排序后的端系統(tǒng)周期信息iVMf ;然后將NMpk分別輸出給步驟F和步驟G ；
[0033]k表示周期性的時間觸發(fā)信息的標識號，為了方便說明，k e η，η表示周期性的時間觸發(fā)信息Mk的總個數(shù)；
[0034]步驟B:
[0035]在SpaceWire網(wǎng)絡中，對通信周期P不相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk,按照通信周期P從小到大進行排序，得到排序后的端系統(tǒng)周期信息iVMf ;然后將iVMf分別輸出給步驟F和步驟G ;
[0036]k表示周期性的時間觸發(fā)信息的標識號，為了方便說明，k e η，η表示周期性的時間觸發(fā)信息Mk的總個數(shù)；
[0037]步驟C:
[0038]在SpaceWire網(wǎng)絡中，對通信周期P相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk,按照Mk的數(shù)據(jù)包的長度從大到小進行排序，得到排序后的路由器周期信息RMζ ;然后將RMj；分別輸出給步驟I和步驟J ；
[0039]k表示周期性的時間觸發(fā)信息的標識號，為了方便說明，k e η，η表示周期性的時間觸發(fā)信息Mk的總個數(shù)；
[0040]步驟D:
[0041 ] 在SpaceWire網(wǎng)絡中，對通信周期P不相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk,按照通信周期P從大到小進行排序，得到排序后的路由器周期信息;然后將分別輸出給步驟I和步驟J ;
[0042]k表示周期性的時間觸發(fā)信息的標識號，為了方便說明，k e η，η表示周期性的時間觸發(fā)信息Mk的總個數(shù)；
[0043]步驟E:
[0044]在步驟E中，初始化端系統(tǒng)時刻調(diào)度表Tab ^格式(所述Tab 格式如圖3所示)，配置任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk的信息個數(shù)S、以及配置端系統(tǒng)幀長Li ；
[0045]在本發(fā)明中，端系統(tǒng)幀長Li是指端系統(tǒng)中時刻調(diào)度表在時鐘同步周期上的幀長，i表示時刻調(diào)度表上的時鐘同步周期\的標識號。
[0046]初始時,令S = I,令Li = Ltc,且I<i ;LTC表示同步幀時間碼的幀長。
[0047]在本發(fā)明中，時刻調(diào)度表的基本通信周期記為
【權利要求】
1.一種適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法,其特征在于所述時刻調(diào)度表的構建包括有下列步驟: 步驟A:對通信周期P相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照Mk的數(shù)據(jù)包的長度匕從大到小進行排序，得到排序后的端系統(tǒng)周期信息ArMf ;然后將分別輸出給步驟F和步驟G ； 步驟B:對通信周期P不相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照通信周期P從小到大進行排序，得到排序后的端系統(tǒng)周期信息；然后將iVMf分別輸出給步驟F和步驟G ; 步驟C:對通信周期P相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照Mk的數(shù)據(jù)包的長度從大到小進行排序，得到排序后的路由器周期信息;然后將及分別輸出給步驟I和步驟J ； 步驟D:對通信周期P不相同的任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk，則按照通信周期P從大到小進行排序，得到排序后的路由器周期信息皿f ；然后將分別輸出給步驟I和步驟J ； 步驟E:初始化端系統(tǒng)時刻調(diào)度表格式，配置任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk的信息個數(shù)S、以及配置端系統(tǒng)幀長Li ； 初始時，令S= I,令Li = Ltc,且I ( i ；LTC表示同步幀時間碼的幀長； 步驟F:第一方面依據(jù)步驟E配置的時刻調(diào)度表Tab將步驟A和步驟B輸出的排序后的端系統(tǒng)周期信息賦值在Tab 上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表Tab 中信息個數(shù)S的條件，即S ( n，采用端系統(tǒng)轉發(fā)時刻策略來配置iVMf的轉發(fā)時刻； 步驟G:第一方面依據(jù)步驟E配置的時刻調(diào)度表Tab將步驟A和步驟B輸出的排序后的端系統(tǒng)周期信息賦值在Tab 上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表Tab 中信息個數(shù)S的條件，即S > n，結束端系統(tǒng)中所有周期信息的轉發(fā)時刻，從而完成時刻調(diào)度表Tab#系統(tǒng)的配置； 步驟H:初始化路由器時刻調(diào)度表Tab 格式，配置任意一周期性的時間觸發(fā)信息Mk的信息個數(shù)S ； 初始時，令S=I; 步驟1:第一方面依據(jù)步驟H配置的時刻調(diào)度表Tab將步驟C和步驟D輸出的排序后的路由器周期信息賦值在TabM:上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表信息個數(shù)S的條件，即S ( n，則按照所經(jīng)過的路由器的順序，配置RV/:在相應路由器的轉發(fā)時刻； 步驟J:第一方面依據(jù)步驟H配置的時刻調(diào)度表Tab將步驟C和步驟D輸出的排序后的路由器周期信息賦值在TabM:上；第二方面依據(jù)配置的時刻調(diào)度表信息個數(shù)S的條件，即S > n，結束路由器中所有周期信息的轉發(fā)時刻，從而完成對時刻調(diào)度表Tab路由器的配置。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法，其特征在于:在步驟F中，若S ( n，則依據(jù)轉發(fā)時刻策略來配置
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法，其特征在于:在步驟D中，若S > n，則該端系統(tǒng)中，所有周期信息的轉發(fā)時刻都規(guī)劃完成。
4.根據(jù)權利要求1所述的適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法，其特征在于:在步驟I中，若S<n，則按照所經(jīng)過的路由器的順序，配置在相應路由器的轉發(fā)時刻；所述路由器轉發(fā)時刻策略包括下列步驟: 步驟901:在周期信息傳輸過程中，若路由器的上一個節(jié)點是端系統(tǒng)，則周期信息到達路由器的最晚時刻記為h2 ；


5.根據(jù)權利要求1所述的適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法，其特征在于:構建得到的端系統(tǒng)時刻調(diào)度表結構為，在時刻調(diào)度表的基本通信周期τ = U1, t2,…t”...}里，時間碼以任意一時鐘同步周期\為周期接收SpaceWire網(wǎng)絡的傳輸數(shù)據(jù)，并根據(jù)時間碼周期性的特點構造調(diào)度表TabgSgE，該調(diào)度表由f數(shù)量的時鐘同步周期組成，調(diào)度表每個時鐘同步周期都在開頭預留一個用于時鐘同步的時間碼。
6.根據(jù)權利要求1所述 的適用于SpaceWire網(wǎng)絡的時刻調(diào)度表的構建方法，其特征在于:構建得到的路由器時刻調(diào)度表結構為，不分時鐘同步周期，且以基本通信周期為時間跨度的調(diào)度表。
【文檔編號】H04L12/407GK103457815SQ201310368176
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權日:2013年8月22日
【發(fā)明者】何鋒, 韓煜, 王琪, 代真, 熊華鋼 申請人:北京航空航天大學